復雜環境下60 m高煙囪雙向折疊爆破拆除

楊樹全，張韓濤

(湖南中人爆破工程有限公司， 湖南 長沙 410005)

復雜環境下60 m高煙囪雙向折疊爆破拆除

楊樹全，張韓濤

(湖南中人爆破工程有限公司， 湖南 長沙 410005)

一座60 m高的磚結構煙囪在周圍壞境十分復雜，倒塌地形受限的情況下采用雙向折疊爆破技術手段成功定向爆破拆除。工程實踐中嚴格控制了煙囪的倒塌距離、倒塌方向、塌落振動、爆破飛石，為類似工程的實踐提供了參考。

高煙囪；復雜環境；雙向折疊爆破

1 工程概況

長沙市中嶺第二磚廠有座60 m高磚煙囪需要拆除，由于煙囪結構高聳、中間部位結構已發生明顯開裂，無法采用機械或人工安全和高效地拆除，故決定采用控制爆破技術進行拆除。

1.1 煙囪結構

60 m高煙囪為磚砌結構，煙囪上口直徑2 m，底部外直徑4.8 m，煙囪筒壁厚62 cm，內襯為12 cm的耐火磚。該煙囪12 m 標高處外直徑為4.4 m，煙囪筒壁厚50 cm。

1.2 周圍環境

待拆除煙囪周邊環境十分復雜。東南側30 m處有兩棟70年代建造的土坯房，南側有多棟居民房和廠房，距離煙囪最近處為40 m，西側距離煙囪20 m處有大量的成品磚無法搬離，30 m處有兩條輸電線路，北側20 m處為磚廠辦公用房，50 m處有變壓器和配電間，50 m有一組1萬伏高壓線路，具體環境見圖1。

圖1 周邊環境示意圖

1.3 工程難點

(1) 待爆破的60 m高煙囪為磚結構，由于周邊環境的限制，煙囪單項倒塌距離不夠，需要雙向折疊爆破，采取折疊爆破增加了該煙囪爆破拆除的難度和復雜性。對爆破設計和施工提出了更高的要求。

(2) 由于煙囪質量大，周邊環境復雜，在爆破中控制有害效應的難度較大。主要有爆破產生的振動和煙囪倒塌時觸地產生的振動；爆破產生的飛石和煙囪倒地時二次產生的碎石飛濺。因此要采取有力措施減小爆破產生的有害效應。

2 爆破方案選擇與設計

根據煙囪自身結構特點和周邊環境情況，確定60 m高煙囪采取雙向折疊倒塌方式進行爆破拆除，在煙囪底部和12 m標高處各設置一個爆破切口，兩個切口方向相反。

2.1 倒塌方向確定

60 m煙囪周邊環境條件受限，將采取雙向折疊爆破方式，傾倒方向根據現場環境條件確定：上部爆破切口傾倒方向為東偏北30°，下部爆破切口與上部傾倒方向成180°。

2.2 爆破切口設計

2.2.1 上部切口設計

60 m高煙囪爆破上部切口位置在標高+10～12 m(地面為±0)處。爆破切口形狀選擇正梯形。爆破切口高度尺寸取3倍筒壁厚1.5 m。爆破切口所對應的圓心角為187°(見圖2)。

2.2.2 下部切口設計

60 m高煙囪爆破上部切口位置標高為+0.5～2.1 m(地面為±0)處。爆破切口形狀選擇正梯形。爆破切口高度取約3倍筒壁厚1.6 m。爆破切口所對應的圓心角取191°。

圖2 上部爆破切口展開圖

2.3 爆破參數的選取及確定

爆破鉆孔使用直徑40 mm鉆頭，炸藥選用乳化炸藥。下部爆破切口部位有內襯，在爆破參數設計時對底排炮孔加深鉆孔，并增大藥量，爆破時將內襯一同炸開一個切口。爆破參數根據常用公式和經驗數據，經計算所得如表1、表2所示。

表1 上部爆破切口爆破參數

表2 下部爆破切口爆破參數

2.4 起爆網絡設計

本煙囪采取雙向折疊爆破，分上下兩個爆破切口，按先上后下的起爆順序，兩個切口的起爆時差為1.2 s。上切口使用MS1毫秒導爆管雷管，下切口使用MS17毫秒導爆管雷管。

2.5 安全防護措施

由于本次爆破周邊環境十分復雜，安全防護的重點主要是控制煙囪倒向、爆破飛石和塌落振動，避免周邊建筑和設施受到損壞，設計采取的主要手段有：

(1) 為了保證煙囪倒塌的準確性，確定倒向時使用全站儀精確測量，標定倒塌軸線，確保倒塌方向的準確。

(2) 爆破切口部位使用草簾、竹夾板、鋼絲網、密目安全網進行安全防護，確保爆破飛散物控制在安全距離內。

(3) 對煙囪預定的倒塌位置鋪設沙土，以減小煙囪倒塌時對地面的沖擊。

(4) 控制安全警戒范圍，警戒范圍為100 m，對警戒范圍內人員進行疏散，對道路實施交通管制。

(5) 爆破前對周邊的輸電線路實施停電。

3 爆破效果與體會

煙囪上部切口起爆后，煙囪短暫處于靜止狀態，約1 s后開始向設計傾倒方向傾斜，1.2 s后底部切口起爆，在煙囪上部筒體反向作用下，下部筒體起爆后隨即向設計方向倒塌，煙囪上下兩部分形成了復合運動(見圖3)，下部筒體在下切口起爆后2 s全部倒地，上部筒體起爆后5 s全部倒地。倒塌結果與設計的軸線完全重合。上部48 m倒塌最大距離為25 m，下部10 m倒塌最大距離為12 m，本次煙囪雙向折疊爆傾倒過程和倒塌方向得到了很好控制。爆破飛石控制在安全距離內，沒有對周邊建筑和設施造成有害影響。爆破振動監測結果：在煙囪傾倒軸線側方20 m處的最大質點振動速度為0.8 cm/s 。

圖3 60 m高煙囪起爆瞬間照片

本次爆破得到以下體會：

(1) 雙向折疊爆破的關鍵點是合理選擇上下切口的起爆時差。從本次爆破的折疊效果看，在下切口起爆前，上部切口的支撐筒壁基本完好，沒有發生壓潰式下座，下切口起爆后，上下筒體形成反向運動，產生了理想折疊效果。因此，在雙向折疊爆破煙囪時，上下切口的起爆時差不易過長，特別是磚結構煙囪，只要上部切口形成，下部切口即可起爆，在兩切口的相互作用下，是可以達成折疊結果的。

(2) 煙囪雙向折疊爆破可減小煙囪的塌落振動。筆者曾多次對同等高度的煙囪進行單切口爆破監測，其塌落振動遠大于本次的雙向折疊爆破。由此可見，由于雙向折疊使煙囪的整體質量得到分解，并使上部筒體在下落時得到下筒體的堆渣緩沖，因此，產生的塌落振動大為減小。

[1]汪旭光,于亞倫.拆除爆破理論與工程實例[M].北京:人民交通出版社，2008.

[2]謝先啟.精細爆破[M].武漢:華中科技大學出版社，2010.

[3]孫向陽,朱金華,郭天天.210 m高鋼筋混凝土煙囪定向爆破拆除[J].采礦技術,2014,14(05):115-116,139.

[4]楊樹全,文輝軍,朱金華.60 m高風化裂縫磚煙囪定向爆破拆除[J].采礦技術,2014,14(05):129-130,139.

[5]高育濱.湖南中人爆破工程有限公司一次爆破拆除三座90 m高鋼筋混凝土煙囪[J].工程爆破,2003(04):88.(收稿日期：2016-10-17)

楊樹全(1971-﹚，男，工程師，主要從事爆破工程技術及管理工作。